ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1996 года по МПК B03C7/02 

Изобретение относится к области разделения сыпучих смесей с помощью сильных электрических полей и может быть использовано при переработке природных алмазов, а также в горнодобывающей промышленности для обогащения полезных ископаемых.

Известен дисковый сепаратор, включающий систему электродов, один из которых выполнен в виде заземленной бесконечной ленты, а другой в виде установленного над лентой вращающегося диска с диэлектрическим покрытием на нижней плоскости диска [1]
Недостатком известного сепаратора является низкая эффективность процесса из-за недостаточной селективности зарядов, образующихся на частицах в электрическом поле электродов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сепаратор дискового типа, включающий питатель, систему электродов, состоящую из вращающегося горизонтально заземленного диска и высоковольтного электрода, установленного над частью заземленного диска со стороны противоположной месту установки питателя и приемника продуктов разделения [2]
Недостаток известного сепаратора низкая эффективность разделения части из-за недостаточной селективности зарядки и соответственно в недостаточной разности электрических сил, действующих на частицы в электростатическом поле.

Цель изобретения повышение эффективности сепарации за счет усиления селективности зарядки разделяемых частиц.

Указанная цель достигается тем, что в известном электрическом сепараторе, включающем питатель, систему электродов, состоящую из вращающегося горизонтального заземленного диска и высоковольтного электрода, установленного над частью заземленного диска со стороны противоположной месту установки питателя, и приемники продуктов разделения, согласно изобретению сепаратор снабжен дополнительно коронирующим электродом, установленным над заземленным диском между питателем и высоковольтным электродом перед последним по направлению вращения заземленного диска, и диэлектрическим вращающимся диском, установленным под высоковольтным электродом с зазором относительно последнего, причем ось вращения диэлектрического диска смещена относительно оси вращения заземленного диска на величину не менее протяженности высоковольтного электрода.

При этом электрический сепаратор может быть снабжен диэлектрическим экраном, установленным со стороны питателя с охватом высоковольтного электрода.

В электрическом сепараторе высоковольтный электрод может быть наклонен относительно заземленного диска с уменьшением межэлектродного расстояния к оси вращения заземленного диска.

Связь между введением нового элемента и поставленной целью заключается в том, что коронирующий электрод, установленный над заземленным диском между питателем и высоковольтным электродом по ходу вращения заземленного диска, обеспечивает предварительную зарядку разделяемых частиц зарядом одного и того же знака.

Преимущества коронной зарядки по сравнению с другими возможными способами, такими как трибозарядка, зарядка ионизационным излучением и т.д. заключаются в том, что данная зарядка обеспечивает наибольшие и стабильные заряды частиц. Создание на частицах предварительных зарядов до вхождения их в основное электростатическое разделяющее поле обеспечивает большую селективность зарядов на разделяемых частицах и соответственно большое различие в силовом воздействии и качество разделения.

Расположение коронирующего электрода между питателем и высоковольтным электродом перед последним по направлению вращения заземленного диска обеспечивает предварительную зарядку частиц перед их входом в поле основного высоковольтного электрода.

Связь между введением нового элемента и поставленной целью заключается в том, что диэлектрический вращающийся диск, установленный над высоковольтным электродом, исключает контакт отрывающихся от заземленного диска частиц с большей проводимостью, их перезарядку и возврат на заземленный электрод.

Установка диэлектрического электрода с зазором относительно высоковольтного электрода исключает переход потенциала высоковольтного электрода на диэлектрический диск. В противном случае диэлектрический диск будет создавать перезарядку частиц как и сам высоковольтный электрод.

С другой стороны диэлектрический диск является транспортером оторвавшихся от заземленного диска частиц с большей электрической проводимостью из зоны перезарядки и отрыва в зону расположения приемника продуктов разделения. Это обеспечивается смещением оси вращения диэлектрического диска относительно оси вращения заземленного диска на величину не менее протяженности высоковольтного электрода. Пока частицы находятся в зоне действия высоковольтного электрода они удерживаются силами электрического поля и силами зеркального отображения. Как только они выносятся за его пределы, действие электрической силы и силы зеркального отображения прекращается. Это обеспечивает более легкие условия съема частиц с диэлектрического диска в приемник продуктов разделения.

Таким образом, вся совокупность отличительных признаков необходима для достижения поставленной цели. В рассмотренных нами источниках такая совокупность признаков не обнаружена, следовательно, предположенное решение обладает новизной и существенными отличиями.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид электрического сепаратора (вид сбоку), на фиг.3 графики кинетики зарядки разделяемых частиц, на фиг.2 вид сепаратора сверху.

Электрический сепаратор включает питатель 1, систему электродов 2, 3, состоящую из вращающихся горизонтально заземленного диска 2 и высоковольтного электрода 3, установленного над частью заземленного диска 2 со стороны противоположной месту установки питателя 1, и приемники 4 продуктов разделения. Сепаратор снабжен дополнительно коронирующим электродом 5, установленным над заземленным диском 2 между питателем 1 и высоковольтным электродом 3 перед последним по направлению вращения заземленного диска 2, и диэлектрическим вращающимся диском 6, установленным над высоковольтным электродом 3 с зазором относительно последнего, причем ось вращения диэлектрического диска 6 смещена относительно оси вращения заземленного диска 2 на величину не менее протяженности высоковольтного электрода 3.

Сепаратор снабжен диэлектрическим экраном 7, установленным со стороны питателя 1 с охватом высоковольтного электрода 3. Высоковольтный электрод 3 выполнен с наклоном относительно заземленного диска 2 с уменьшением межэлектродного расстояния к оси вращения заземленного диска 2.

Высоковольтный электрод 3 соединен с источником высокого напряжения 8, а коронирующий электрод 5 с источником высокого напряжения 9.

Для съема разделяемых частиц сепаратор снабжен приспособлениями 10, 11, одно 10 из которых установлено над заземленным диском 2, а другое 11 под электрическим диском 6. Приспособления 10, 11 для съема частиц могут быть выполнены в виде скребков, щеток, отсосов и т.д.

Сепаратор работает следующим образом. Сортируемый материал из питателя 1 поступает на заземленный вращающийся диск 2, который переносит их последовательно в область действия коронирующего электрода 5 и затем высоковольтного электрода 3. В электрическом поле коронного разряда, образованном между электродом 5 и диском 2 частицы разной проводимости приобретают заряд одного и того же знака. Попадая в поле между электродом 3 и диском 2 они начинают перезаряжаться. При этом за время нахождения в этом поле (что определяется скоростью вращения заземленного диска 2) частицы с большой проводимостью приобретают заряд противоположного знака, открываются от диска 2, улетают к диэлектрическому диску 6 и, закрепляясь на нем за счет действия силы электрического поля и силы зеркального отображения, выносятся за счет вращения диска 6 из области действия электрического поля. Затем они счищаются щеткой 11 в приемник 4.1 проводящей фракции.

Часть частиц под действием поля расширяющихся электродов 2 и 3 сразу улетает в приемник 4.1.

Частицы с малой электропроводностью не успевают перезарядиться, не открываются от диска 2 и выносятся этим же диском 2 из области действия электрического поля, где они счищаются щеткой 10 в приемник 4.2 непроводящей фракции.

Повышение качества разделения можно пояснить графиком фиг.2, где зависимости 1,2 характеризуют образование зарядов частиц без предварительной зарядки, а зависимости 3, 4 с предварительной зарядкой.

Для обеспечения такого хода зарядки знак потенциала дополнительного коронирующего и основного высоковольтного электрода должны быть одинаковыми. Тогда в отсутствии предварительной зарядки частицы в поле основного электрода за время зарядки t_зар приобретут заряды q₁ и q₂ одинакового знака. При наличии предварительной зарядки частицы в поле основного заряда за тоже время приобретут заряды q₃ и q₄ разных знаков. Поэтому для них создаются более благоприятные условия селективного отрыва от электрода и соответственно лучшее разделение частиц, что и обеспечивает повышение эффективности процесса разделения.

Попадание частиц на электрод 2 и в щель между электродом 2 и диском 6 исключается экраном 7. Чтобы не создавать усиленное поле на краю электрода 3 экран 7 выполнен диэлектрическим.

Результаты разделения (сортировки) природного алмазного сырья приведены в таблице. Как следует из данных таблицы, качество сортировки улучшается при использовании предлагаемого устройства по сравнению с прототипом и позволяет получать товарную продукцию, что дает возможность исключить ручной труд при сортировке.

Приведенные результаты сепарации алмазного сырья подтверждают, что предлагаемое техническое решение позволяет достичь поставленную цель, т.е. повысить качество и эффективность разделения.

Технико-экономические преимущества заявленного устройства заключаются в повышении качества разделяемых продуктов, что позволяет получить товарную продукцию и одновременно исключить ручной труд при сортировке алмазов. Средняя производительность одного работника при ручной сортировке составляет 25-50 кар/час, предлагаемого сепаратора 600-1000 кар/час. Поэтому применение одного сепаратора высвобождает 20 человек. При средней заработной плате одного работника 250 руб/мес, применение одного сепаратора приводит к экономии (помимо людских резервов) в размере 60 тыс. руб/год. Затраты на изготовление сепаратора составляют примерно 10 тыс руб. Отсюда годовой экономический эффект составляет не менее 50 тыс руб/год на один сепаратор. ТТТ1 ЫЫЫ2

Использование: разделение сыпучих смесей, с помощью сильных электрических полей в горнодобывающей промышленности. Сущность изобретения, электрический сепаратор снабжен дополнительными коронирующим электродом, установленным над заземленным вращающимся диском между основным потенциальным электродом и питателем, и диэлектрическим вращающимся диском, установленным под основным высоковольтным электродом с зазором относительно последнего, причем ось вращения диэлектрического диска смещена относительно оси вращения заземленного диска на величину не менее протяженности высоковольтного электрода, который установлен над частью заземленного диска. Сепаратор может быть снабжен диэлектрическим экраном, установленным со стороны питателя с охватом высоковольтного электрода. Последний может быть наклонен относительно заземленного диска с уменьшением межэлектродного расстояния к оси вращения заземленного диска. 2 з.п.ф, 3 ил., 1 табл.

1. Электрический сепаратор, содержащий питатель, систему электродов, состоящую из вращающегося горизонтального заземленного диска и высоковольтного электрода, установленного над частью заземленного диска со стороны, противоположной месту установки питателя, и приемники продуктов разделения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации, сепаратор снабжен коронирующим электродом, установленным над заземленным диском между питателем и высоковольтным электродом перед последним по ходу вращения заземленного диска, и диэлектрическим вращающимся диском, установленным под высоковольтным электродом с зазором относительно последнего, причем ось вращения диэлектрического диска смещена относительно оси вращения заземленного диска на величину не менее длины высоковольтного электрода. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен диэлектрическим экраном, установленным со стороны питателя с охватом высоковольтного электрода. 3. Сепаратор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что высоковольтный электрод установлен с наклоном относительно заземленного диска с уменьшением межэлектродного расстояния к оси вращения заземленного диска.